케빈 본햄, 길레르메 파후르 보티노, 셸리 호프트 맥캔 등 미 웰슬리칼리지 생명과학과 연구팀은 미 로드아일랜드병원 연구팀과의 공동연구를 통해 어린이들의 장내 미생물과 인지기능의 연관성을 확인했다고 밝혔다. 이 연구결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스'에 22일 실렸다.
연구팀은 생후 40일부터 10세 사이의 건강한 어린이 381명(여아 172명)을 대상으로 장내 미생물과 신경해부학 및 인지기능 사이의 관계를 조사했다. 그 결과, 미생물 분류군과 유전자의 차이가 전반적인 인지 기능 및 뇌 영역의 크기와 관련이 있음을 확인했다.
연구팀에 따르면 태어난 직후 신생아의 장내 미생물은 출생 시 산도, 보호자, 모유, 분유, 기타 환경적 요인 등에 의해 빠르게 형성된다. 초기에는 미생물의 종류가 그리 다양하지 않고 비피도박테리움 등 모유를 소화하기 위한 미생물이 대부분을 차지한다. 그러다 이유식이나 딱딱한 음식을 먹으면서 장내 미생물에 큰 변화가 일어난다. 훨씬 다양한 미생물이 자리잡고 성인과 가깝게 바뀐다.
이 기간에 어린이의 뇌도 급격한 변화를 거친다. 해부학적, 미세구조학적, 조직적, 기능적 변화를 거쳐 만 5세가 되면 성인 뇌 크기의 85% 정도가 된다.
그런데 통계분석과 기계학습을 활용해 분석한 결과 장내 미생물 중 알리스티프스 오베시(Alistipes obesi)와 블루티아 웩슬레래(Blautia wexlerae)가 풍부한 어린이는 인지 기능이 높은 것으로 분석됐다. 반대로 루미노코쿠스 그나부스(Ruminococcus gnavus) 같은 종이 많은 어린이는 인지 기능이 상대적으로 떨어지는 것으로 나타났다.
이들은 또한 단사슬 지방산 같은 신경활성 화합물의 대사에 관여하는 미생물이 인지 기능과 관련이 있다는 결론을 내렸다. 또 특정 미생물의 풍부한 정도에 따라 뇌 영역의 부피를 예측할 수 있었다.
장내 미생물의 종류에 따라 영향을 미치는 인지 기능의 종류도 다른 것으로 나타났다. 비피도박테리움 슈도카테눌라툼(Bifidobacterium pseudocatenulatum), 블라우티아 웩슬러(Blautia wexlerae), E. 엘리겐스(E. eligens)는 언어 능력과의 연관성이 있었다. 로즈부리아 패시스(Roseburia faecis), 스트렙토코커스 살리바리우스(Streptococcus salivarius), 푸시카테니박터 사카리보란스(Fusicatenibacter saccharivorans)는 대근육 운동도 관련성이 확인됐다. 클로스트리디움 이노쿠움(Clostridium innocuum)과 박테로이데스 불가투스(Bacteroides vulgatus)는 시각과 연관돼 있었다.
연구팀은 "이번 발견은 신경인지 발달 정도를 알 수 있는 바이오마커 후보를 발굴할 수 있는 가능성을 열어준다"면서 "관련된 문제를 조기에 발견하고 개입할 수 있는 표적 개발로 이어질 수 있을 것"이라고 밝혔다. 안경애기자 naturean@dt.co.kr
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